烧结炉料透气性影响因素的分析.docx
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烧结炉料透气性影响因素的分析
烧结炉料透气性影响因素的分析
姓名：
谈存伟
工种：
火法冶炼工
申报级别：
技师
单位：
白银有色集团股份有限公司第三冶炼厂
烧结炉料透气性影响因素的分析
【摘要】：
本文通过对烧结炉料在焙烧烧结过程中透气性影响因素的分析和探讨，找出主要影响是炉料成分和比例、炉料加水、混合与制粒效果、适宜的鼓风条件等因素，以提高炉料透气性，稳定生产条件，优化工艺指标。
【关键词】：
炉料透气性成分混合制粒鼓风强度
1、前言
我厂采用密闭鼓风炉（ISP）冶炼铅锌工艺，烧结过程主要是物料氧化脱硫和产出符合指标要求的合格的烧结块。
为稳定氧化焙烧过程，促进反应有效进行，保证烧结炉料具有良好、稳定的透气性显得尤为重要。
炉料透气性差，床层阻力大（料层厚度一定），风箱压力偏高，供风量不足，鼓风强度小，造成垂直烧结速度慢，焙烧反应差；造成烧穿点后移，残硫高，结块差，环境差。
长时间得不到改善，将恶化操控条件；精矿处理量上不去，结块率偏低，严重影响ISF炉正常连续生产。
下面就影响烧结炉料透气性的因素作相关分析，以改善和稳定生产条件，优化工艺参数。
2、原因分析：
透气性，即炉料的疏松度，表示为在单位面积炉篦上（对一定厚度料层），单位时间内通过鼓风量大小，一般可结合鼓风量和风箱压力来表现其特征。
影响烧结炉料透气性的因素主要有：
2.1原料的物化特性及比例
烧结采用混合精矿、单一铅、锌精矿原料配料，随着矿山企业的生产模式变化和采购思路的改变，冶炼企业选用的不同矿点的混合矿日益增多，其占总矿量的比例呈逐年上升趋势。
就ISP冶炼方式，发挥了其技术优势和特点，也带来生产组织困难，主要影响因素有:
1、其矿源杂，矿种多，供矿量不稳定。
随配入比例增加造成精矿混合均匀性差，金属品位波动大。
2、各矿点的精矿粒度差异大。
粒级不同（如表1），带来各矿种间粘性、亲水性的差异，在混合过程其相互融合性较单一矿种要表现差许多，影响精矿均匀程度。
同时引起炉料成球效果的差异，混合矿成球率适中，较单一铅、锌精矿差，各种矿源混杂会使成球率急剧降低，造成炉料透气性恶化。
表1精矿原料粒度分析
矿种
1
2
3
4
5
6
7
粒度（%）
90
88
94.5
86
97
84
93
3、混合矿金属品位波动较大，特别是Pb+Zn品位低，造成烧结块品位低，其主品位Pb+Zn在56%-58%范围，较以往58%-62%下降2-4%；同时混合矿原料中硫含量较单一铅、锌精矿要低一些，而杂质元素SiO2较高，在烧结过程中生成的低软化点硅酸盐粘结相，会造成炉料空隙降低，使反应界面变得密实，鼓风阻力增大，阻碍反应有效进行，炉料透气性变差。
生产过程中，精矿与返粉投用比例失调也对炉料透气性造成一定影响，精矿量比例增大，与返粉表面接触粘结厚度增加，会造成相互粘合力下降，成球效果变差；同时大量精矿分散在炉料中，堵塞炉料空隙，增大空气穿过阻力，引起透气性下降。
同时在烧结过程中分散精矿集中燃烧，使炉料过早烧结，表面结壳，炉料透气性急剧变差。
返粉投用量比例小，亦产生同样结果。
2.2炉料的混合与制粒
/烧结常采用圆筒混合制粒机进行混合制粒成球。
设备采用Φ2800*9000mm圆筒混合制粒机，其造成效果与圆筒内部结构，转速，给料量等因素有关。
在圆筒内部结构上，最早使用铸铁耐磨内衬，衬板间安装Φ8mm钢棒做扬料板，间距150mm。
在使用过程中发现，炉料扬料效果较差，基本在距底面600mm位置做轨道运动，翻动不剧烈。
同时精矿粘结筒体内壁严重，筒壁变得光滑，挂料作用丧失，且带来清理困难，清理时间长，运行周期短的不利因素。
同时衬板磨损严重、易掉落、维修量大。
分析原因主要是
（1）内衬材料耐磨强度不够，在炉料激烈翻动过程中易造成磨损变形。
（2）扬料板规格及间距不合理，Φ8mm钢棒做扬料板起不到挂料和扬料作用，炉料扬起高度不够，扬起炉料量也较少，不足以造成炉料充分混合，在外加机械力作用下制粒效果不佳。
圆筒转速对物料的制粒影响较大，转速过高，物料受离心力作用而附在筒壁上，不能很好的混合制粒，且易造成内壁粘结精矿；转速过低，物料扬起程度不够，制粒效果差。
合理的圆筒转速与圆筒直径、内部结构及物料水分和粘结性等有关，通过大量的生产实践和摸索，在严格控制炉料水分和保持较稳定给料量的情况下，圆筒转速变化不大时，筒体内部结构是影响炉料透气性的主要因素。
2.3炉料粒级
精矿与返粉经充分混合、制粒，形成一定大小的“球团”，该“球团”的强度、形成比例的均匀性充分体现了炉料所具有的透气性好坏，也反映了炉料中的精矿和返粉粒级对炉料透气性的重大意义。
精矿粒级一般要求200目（0.074mm）在85%以上，粒级愈细，愈容易粘附在返粉表面，形成粘合性好的均匀薄层，在燃烧过程中能保持反应界面速率稳定，有稳定炉料透气性的作用；且粒级越均匀越好，精矿均匀分布，使炉料有很好的孔隙率，从而保证炉料透气性。
返粉是制粒的核心，其粒度是影响烧结炉料透气性的重要因素。
粒级过小，相互间空隙小，密实度增大，料面穿过空气量少，造成料层透气性小，床层阻力大；粒级过大，精矿与返粉接触面积小，相互间粘合力差。
使制团效果差，且易发生偏析，影响烧结效果。
表2近期粒级测定结果
粒级（%）
取样
<1
1-3
3-6
6-9
>9
1#
7.5
14.7
38.0
33.4
6.4
2#
8.8
15.5
38.5
32.5
4.7
3#
11.1
20.5
38.2
26.0
5.2
4#
4.4
35.0
39.0
12.1
9.5
上表中，样1#、2#是生产中保持较稳定炉料透气性时的粒级；3#为<3mm粒级比例增大，透气性有所变差的粒级；4#表明当炉料两极分化严重时，<3mm和>9mm粒级比例急剧增加，炉料透气性变得相当差，鼓风压力持续偏高。
生产实践表明，鼓风烧结时，要保持较好的炉料透气性和反应效果，作为制粒成球的“核心”粒级要大小适中，均匀性越稳定，与精矿粘合性越强，其制粒效果越明显。
生产过程中，大量返粉循环使用，造成返粉粒级出现均匀度下降甚至两极分化现象的原因主要是烧结块强度不够、返粉配比大和破碎过程控制不到位。
烧结过程炉料透气性不稳定，造成垂直烧结速度波动，烧结过程平稳性下降，或过早结块或延缓反应时间，都将造成块强度降低，粉料多；返粉配比大，精矿与之粘合有限，成球率低，烧结不完全，导致返粉量增大。
在破碎中，合理调整破碎机辊间间隙非常重要，特别是波纹辊和光面辊的间隙控制，对粒级影响较大。
过小，粒级变得碎小；过大，大粒级返粉比例急剧增加，严重影响炉料制粒。
炉料粒级跟辊面平整度、磨损程度和油压大小也有关。
滚面平整，辊间距均匀，破碎后粒级比例均匀；磨损程度越大，辊间距越不易保证，影响粒级。
一般通过控制移动滚油压调整辊间隙，粒级过大，增大油压；反之则降低。
2.4水分的影响
水分的加入量对炉料透气性起很重要的作用。
不仅改善混合炉料的均匀性，防止过早烧结，使反应均匀进行，还起到减少运输中扬尘问题。
合适的水分能带来炉料的最大的透气性。
图11-炉料堆密度；2-炉料透气性
由上图可知，当炉料润湿到一定程度，会具有最小的堆积密度，也就是具有最大的容积，这时透气性最好。
对炉料来讲，加水后的湿润程度与加水时间、加水点及加入量大小有直接关系。
冷却圆筒加水，对返粉湿润是最为重要的，大量返粉经布水后，不仅表面湿润，随运输过程部分水渗透入返粉内部形成结晶水，随后续水量进一步加入，返粉间水膜张力增大，由水膜变成较为紧密的水网。
此时布水效果最好，其吸附粘结精矿最强，制粒造球效果最佳。
生产过程中冷却圆筒加水量最大，要尽可能使返粉充分润湿，一次混合机适量加水，以补充过程损失水，而二次混合制粒机则根据炉料润湿状况进行调整。
操作中发生炉料忽干忽湿甚至跑稀现象，就是各点加水量大小控制不稳定造成的，其严重影响炉料透气性能，造成烧结操作条件不稳，点火效果时好时坏，风机压力波动大，过程控制困难。
2.5适宜的鼓风条件
烧结是强氧化过程，鼓风量的大小直接影响炉料的反应效果，合理的鼓风强度能保证炉料在焙烧过程中有稳定的透气性（即床层阻力）和良好的燃烧性。
否则会引起床层阻力急剧变化，从而影响送风量和鼓风强度。
生产实践中表现出鼓风压力偏高（特别1#、2#风机），鼓风量不足，主要原因是：
（1）、供风条件不足，鼓风强度偏低，特别是头部3#和5#风箱，带来垂直烧结速度上不去，床层温度不高，延缓反应过程。
（2）、烟罩内总风量不稳定，波动频繁，造成PsO2、PO2比例失调和各风机鼓风量不平衡。
过大，炉料过早烧结，块夹生，强度变差；过小，将直接影响垂直烧结速度，致使床层温度低，烧穿点位置严重后移。
同时结块率下降，后部控制条件变坏。
（3）风箱压力决定于料层对空气阻力，即料层的透气性。
在料层性质不变时，风压随反应进行不断增大，在焙烧时最大，随烧结块增多其透气性增大而逐步降低。
适宜的风压保证了料层的最大透气性。
过小，透过料层空气最少，烧结垂直速度慢，床层温度（料层中的实际温度）低，造成脱硫不完全，残硫高；过大，易造成料层局部穿孔（俗称跑风），使烧结过程变坏。
同时降低SO2浓度而不利于制酸。
表3各风机鼓风压力及风量配置
风机
配置风箱
风量（m3/h）
压力（pa）
鼓风强度（m3/m2·min）
1
1#-2#
12000-17500
4500-6500
17.33
2#
3#-5#
24000-27500
5500-6800
18.99
3#
6#-10#
28500-31000
4500-5500
16.39
4#
11#-15#
3500-4500
3结束语
通过对烧结过程影响因素的分析探讨，制定相应保证和改善措施，烧结炉料透气性得到明显改善。
床层阻力有效降低，各风机压力回归正常，有效风量得到保障；生产过程整体趋于良好，床层温度进一步提高，烧穿点位置保持稳定，精矿处理量保持稳步提升。
参考文献：
[1]陈国发主编，《重金属冶金学》,[M].冶金工业出版社，1990.12
[2]彭容秋主编，《锌冶金》,[M].中南大学出版社，2005
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